Pozemní stavby 1 Podklady pro cvičení- II. blok Cíl úlohy Úloha 7 Návrh vnitřního schodiště Celkový návrh hlavního schodiště budovy, zahrnující konstrukčně-materiálové řešení schodišťových ramen, podest a mezipodest, geometrie a konstrukce schodišťových stupňů, zábradlí, návrh prvků pro eliminaci kročejového hluku, návrh navazujících kompletačních konstrukcí, přizpůsobení návrhu požadavkům požární bezpečnosti. Předmětem úlohy 2 je komplexní návrh schodišťového prostoru jako celku. Legislativa Výchozím podkladem pro navrhování schodišť je norma ČSN 73 4130 Schodiště a šikmé rampy Základní požadavky, vydaná v březnu 2010. Nastudovat z přednášek: Základní názvosloví schodišť (stupeň, podesta, zrcadlo, apod.), třídění schodišť podle funkce (hlavní, vedlejší, apod.), třídění podle materiálu (ŽB, ocelové, dřevěné, apod.), třídění podle půdorysného tvaru ramen (přímé, zakřivené, apod.), třídění podle sklonu (běžná, strmá, apod.), třídění podle konstrukčního řešení (desková, schodnicová, vysutá, apod.). Volba materiálového řešení Pro účely úlohy 2 na cvičení PSA2 bude navrženo železobetonové schodiště (nejčastější varianta řešení hlavního schodiště v pozemních stavbách). Schodiště je možné navrhnout jako ŽB prefabrikované, nebo ŽB monolitické. Konstrukčně mohou být schodišťová ramena řešena jako desková (doporučeno pro PSA2) nebo schodnicová. Návrh musí být proveden v interakci s nosnou konstrukcí budovy (např. do ŽB prefabrikovaného skeletu nenavrhujeme ŽB monolitické schodiště). Volba tvarového řešení a počtu ramen Vzhledem k tvaru půdorysu zadaného schodišťového prostoru (úloha 1) je logické schodiště navrhnout jako dvouramenné s přímými rameny, schodiště se zakřivenými rameny není pro daný typ budovy (administrativa) vhodné. 1
ŽB deskové schodiště ŽB schodnicové schodiště Zdroj: Ing. Petr Kacálek Konstrukční řešení ŽB deskového schodiště Způsob uložení schodišťových desek na nosné konstrukce budovy vychází ze statického schématu schodiště, s ohledem na konstrukční systém objektu. ŽB desková schodiště se snažíme vždy navrhnout bez viditelných podestových nosníků (podestové nosníky = 50. léta). Viditelné podestové nosníky navrhujeme pouze ve specifických případech, kdy si to konstrukce schodiště vynutí (např. v případě velmi širokého schodišťového zrcadla nebo u některých druhů konzolových schodišť) nebo v případech, kdy je podestový nosník nezbytný z hlediska navazujících konstrukcí. Základní varianty statického řešení deskového dvouramenného schodiště (bez viditelných podestových nosníků): typ deska do desky 1x lomená deska 2x lomená deska 2
Typickým problémem u skeletových systémů je uložení mezipatrové podesty. Schodišťový prostor v ŽB skeletu proto obvykle navrhujeme v návaznosti na ztužující jádro, nebo u ztužující stěny - mezipodesta je v těchto případech uložena na nosné ŽB stěně. Pokud je však schodišťový prostor v ŽB skeletu situován mimo nosné stěny (to je případ budovy z úlohy 1, tzn. náš případ), je třeba pro uložení mezipodesty navrhnout doplňující konstrukce, jako jsou např.: podpůrné ŽB stěny přes ½ výšky podlaží (s mezipodestou tvoří rám) ŽB rámová (příp. desková) táhla = vložený rám s taženými stěnami vložený mezipatrový průvlak (omezuje dispozici!) podpůrné ŽB stěny přes ½ výšky podlaží vložený mezipatrový průvlak Typologický návrh schodišťového prostoru - půdorys Při návrhu půdorysných rozměrů schodiště vycházíme ze dvou hledisek: o o Typologie Požární bezpečnost (schodiště je téměř vždy současně požární únikovou cestou) Nejprve navrhneme průchodnou šířku schodišťového ramene. Průchodná šířka ramene má být dle ČSN 73 4130 násobkem 600 mm, což je šířka průchodného pruhu pro jednoho dospělého člověka (v odůvodněných případech lze šířku pruhu zmenšit až na 550 mm). Nejmenší průchodná šířka ramen hlavního schodiště je podle ČSN 73 4130: o o o Rodinné domy: 900 mm Bytové domy: 1100 mm Bezbariérové stavby: 1500 mm Zároveň musí šířka ramen vyhovovat ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb nevýrobní objekty (podle počtu požárních únikových pruhů). Konstrukce zábradlí a madel může do průchodné šířky ramene zasahovat maximálně 100 mm. 3
Šířka schodišťového ramene (b r): Jeden pruh min. 550 mm (požární požadavek)= dva pruhy 1100 mm Jeden pruh pro dospělého min. 600 mm (požadavek pro AB)= dva pruhy 1200 mm Šířka schodišťového prostoru b s: b s= b r+z r+b r Průchodná šířka podlažní podesty musí být nejméně o 100 mm až 200 mm větší, než je průchodná šířka přilehlých ramen. Průchodná šířka mezipodlažní podesty se musí rovnat nejméně průchodné šířce přilehlých ramen. Do průchodné šířky podest nesmí zasahovat žádné další konstrukce (např. komínové těleso, hydrant apod.), ani do ní nesmí zasahovat otevírání dveří viz obrázky níže. Směr otevírání dveří oddělujících schodišťový prostor vychází z požární bezpečnosti dveře se musí otevírat vždy ve směru úniku! Minimální šířka (mezi)podesty bez dveří Minimální šířka (mezi)podesty s dveřmi otvíravými do prostoru (mezi)podesty Návrh rozměrů schodišťových stupňů Rozměry schodišťového stupně vycházejí z projektovaného sklonu schodišťového ramene. V běžných případech (např. bytové domy) navrhujeme sklon schodišťového ramene v intervalu 25-35. U rodinných domů může být sklon schodišťového ramene až 41O za předpokladu, že konstrukční výška nepřesahuje 3m. Všechny stupně v rameni musí mít shodnou výšku i šířku. V jednom schodišťovém rameni musí být podle ČSN 73 4130 nejméně 3 stupně a maximálně 18 stupňů, avšak doporučuje se maximálně 16 stupňů v rameni. 4
Optimální výška stupně se pro schodiště o sklonu v intervalu 7-45 pohybuje v rozmezí 150 mm až 180 mm (ČSN 734130, kap. 9.1.7). V závislosti na konstrukční výšce KV (v tomto případě uvažováno od čisté podlahy k čisté podlaze ) tedy nejprve nanečisto zvolíme výšku schodišťového stupně h o v daném intervalu, následně zjistíme potřebný počet stupňů v rameni n. Počet stupňů n u dvouramenného schodiště musí být sudé číslo! n = KV h o V dalším kroku zjistíme skutečnou výšku stupně h: h = KV n Vypočtenou hodnotu h zaokrouhlíme pouze na jedno desetinné místo (tzn. např. h = 166,7 mm) Šířku stupně b určíme podle výšky h ze vzorce: 2 h + b = 630 (mm) Výslednou hodnotu b obvykle zaokrouhlujeme na 10 mm (např. b = 310 mm) Nejmenší šířka stupně na výstupní čáře je 210 mm, nejmenší šířka stupnice je potom 250 mm. Po vypočtení šířky stupně b je třeba ověřit, zda se schodiště půdorysně vejde do schodišťového prostoru (včetně podesty a mezipodesty) Pozor: Počet šířek stupňů b zobrazených v půdorysu je vždy o 1 menší, než počet výšek h. Je však třeba uvažovat s tím, že kvůli návaznosti schodišťového ramene a mezi(podesty) je třeba uvažovat s posunem o ½ stupně na obou stranách, nebo s posunem o stupeň. Proto je třeba při výpočtu schodišťového prostoru počítat s 1 šířkou schodišťového stupně navíc. 5
Konstrukce schodišťových stupňů a jejich povrchová úprava Konstrukční varianty schodišťových stupňů u ŽB deskového schodiště: Monolitické ŽB stupně, které tvoří jeden celek s ŽB deskou Nabetonované stupně (v kombinaci s monolitickým schod.) Nutné spřažení stupňů s deskou (např. trny), minimální tl. nabetonávky musí být cca 30 mm Prefabrikovaná schodišťová ramena (stupeň je součástí prefabrikátu) Prefabrikované stupně (obvykle na monolitické desce) Povrch schodišťových stupňů musí mít dostatečnou odolnost proti skluznosti (ČSN 734130 kap. 6.3). Povrchová úprava stupňů může být řešena mnoha způsoby keramická dlažba, teraco, cementová stěrka, kamenný obklad, PVC, apod. Návrh geometrie schodišťových desek Poloha a tvar ŽB desky schodišťového ramene vychází z geometrie schodišťových stupňů, v závislosti na jejich konstrukci a povrchové úpravě. Klíčový je návrh geometrie styku desek schodišťových ramen s podestou a mezipodestou. Existuje několik variant řešení (viz obrázky níže). Nezbytnou součástí návrhu výškového uspořádání konstrukcí schodiště je kontrola podchozí výšky a průchodné výšky (viz přednášky). Podchodná výška v každém místě schodiště musí být nejméně 2100 mm. Průchodná výška musí být nejméně 1950 mm. Podchodná a průchodná výška 6
Nejčastější varianty geometrie styku desek schodišťových ramen s podestou: A) Hrany stupňů v jedné rovině = zrcadlo zasahuje do podesty (obvykle o b/2): B) Hrany stupňů posunuty o celý jeden stupeň = půdorysný posun ramen: 7
Schodiště z pohledu akustiky Schodiště je zdrojem hluku v budově. Hluk ze schodišťového prostoru se šíří zejména konstrukcí (kročejový hluk), ale také vzduchem. Šíření hluku konstrukcemi závisí na tzv. akustických mostech, resp. způsobu jejich přerušení. Proto je třeba při návrhu schodiště vkládat do konstrukcí prvky pro omezení šíření kročejového hluku. Existuje mnoho konstrukčních prvků pro omezení akustických mostů v konstrukcích viz podklad Ochrana proti šíření kročejového hluku ze schodišťového prostoru na webu PSA2 cvičení. Tyto prvky obvykle nepřenášejí momenty, tzn. není možné je umístit v místě tzv. rámového rohu (např. u 2x zalomené desky) Při návrhu obalových konstrukcí schodišťového prostoru je třeba počítat s jejich dostatečnou vzduchovou neprůzvučností. Např. u bytových domů by tyto konstrukce měly splňovat požadavek Rw = 52 db. A) Přerušení akustického mostu- monolitická schodiště (kloubové uložení) Přerušovač akustického mostu- Tronzole T (3D pohled) Přerušovač akustického mostu- Tronzole T (2D pohled) Zdroj: http://www.schoeck-wittek.cz/ B) Přerušení akustického mostu- prefabrikovaná schodiště (kloubové uložení) Přerušovač akustického mostu- pružné uložení (foto) Přerušovač akustického mostu- pružné uložení (2D pohled) 8
Zásady zakreslování schodiště Schodiště zakreslujeme podle ČSN 013420 Výkresy pozemních staveb Kreslení výkresů stavební části, kapitola 6.8. V roce 2004 došlo ve zmíněné normě k některým změnám, způsob zakreslování schodiště na starších výkresech tedy nemusí být již správný. Zásady zakreslování schodiště si prosím nastudujte z podkladu Zásady zakreslování schodiště na webu PSA2 cvičení. 9
Rozsah úlohy: 2 x A3 Zadání úlohy 7a: Zadání úlohy 7a Pro dvě varianty konstrukčních systémů z úlohy 2 navrhněte do vymezeného schodišťového prostoru celkové konstrukčně-statické řešení schodiště. Proveďte předběžný návrh rozměrů nosných prvků (ramena, podesty). Navrhněte geometrii schodišťových prvků (šířka ramen, podest a rozměry schodišťových stupňů). Specifikace zadání: Konstrukčně-statické řešení obou navržených schodišť musí být vzájemně odlišné (není možné např. navrhnout pro každou variantu 2x lomenou desku). Výkres bude obsahovat výpočet, konstrukční schéma schodiště, včetně vyznačení jeho osazení na nosné konstrukce. Měřítko konstrukčního schéma může být libovolné Z návrhu schodiště ve skeletu musí být jednoznačně patrný princip uložení mezipodesty na nosné konstrukce (možno doplnit popisem). Vzorové výkresy: Vzorové výkresy B2-1 a B2-2 na webu PS01. 10
Rozsah úlohy: 1 x A3 Zadání úlohy 7b: Zadání úlohy 7b V návaznosti na úlohu 7a zpracujte pro jednu vybranou konstrukční variantu schodiště půdorys a řez schodišťového prostoru v podrobnosti prováděcí dokumentace. Výkres bude obsahovat výsek půdorysu budovy v místě schodiště (včetně všech obalových konstrukcí schodišťového prostoru), řez schodišťovým prostorem v typickém podlaží (se zobrazením 2 stropních konstrukcí (tzv. řez přes 1,5 podlaží) a detail 1:10 v místě napojení schodišťových ramen na hlavní podestu. Specifikace zadání: Půdorys a řez zpracujte v měřítku 1:50 Výkres bude obsahovat podrobnou legendu materiálů V půdorysu musí být vyznačena poloha řezu (velmi tlustá čerchovaná čára) Detail 1:10 lze v případě potřeby (nedostatek místa na výkresu) umístit na samostatný výkres V konstrukci schodiště bude uplatněn princip omezení šíření kročejového hluku (návrh prvků pro omezení akustických mostů). Součástí návrhu je i řešení zábradlí Z výkresu musí být jednoznačně patrný princip uložení mezipodesty na nosné konstrukce Obalové konstrukce schodiště musí splňovat požadavky z hlediska akustiky (Rw = 52 db), tzn. např. příčka tl. 100mm z tvárnic Ytong P2-400 nelze použít. Vzorové výkresy: Vzorová úloha B2-3 nebo B2-4 na webu cvičení PS01. Ing. Tereza Pavlů, Ph.D. (garant cvičení PS01- II. blok) Katedra konstrukcí pozemních staveb doc. Ing. Jiří Pazderka, Ph.D. 2016/17 (přednášející PS01- II.blok) 11